交巡警移动勤务终端的研究与设计

刘洋

（重庆市公安局北碚区分局交巡警支队 重庆 400070）

目前交巡警执行勤务时使用的设备功能单一，为保证勤务正常开展，必须携带多种设备，并且大多数移动设备都不具备实时通信功能，较难以有效及时地发现和制止预谋和潜在犯罪。因此交巡警勤务迫切地需要一款集成多种功能的在线移动勤务终端，震慑潜在犯罪分子，提高勤务执法效率。

1 系统功能

交巡警勤务终端基于嵌入式ARM Cortex-M3内核的STM32F107VC平台，具有高性能、低成本、低功耗等特点。终端主要有常用信息查询、交通信息查询、身份核查、GPS定位、酒精测试等功能，通过GPRS-DTU模块接入网络并与远端计算机或服务器实现实时通信，完成数据实时查询、数据更新等。

1.1 GPS定位功能

交巡警移动勤务终端集成了GPS模块，不仅可以实现GPS授时、定位、轨迹记录功能，还可以将定位信息与身份核查、酒精测试相结合，可对特定人员进行轨迹分析，提高证据可验证性。

1.2 酒精测试

酒后驾驶具有严重的社会危害性。大量统计研究结果表明，如果被测者深呼气后以中等力度呼气达3秒以上，这时呼出的气就是从肺部深处出来的气体，此时呼气中的酒精含量与血液中的酒精含量有如下关系：血液酒精浓度（mg/L）=呼气酒精浓度（mg/L）×2 200，因此目前主要通过采集人体呼出的气体来检测血液里酒精含量以初步判断驾驶员是否有酒驾行为。

图1 系统功能框图Fig.1 Block diagram of system functions

交巡警勤务终端使用的燃料电池型酒精传感器MQ-3，该传感器具有灵敏度高、线性度好驱动简单等优点。MQ-3上电压与吸入酒精气体浓度关系表达式如下：

在上式中ΔV为传感器电压变化，R为摩尔气体常数，T为工作温度，F为法拉第常数（96485c），P为吸入酒精的分压。

因此由（1）式可得出：在保证一定压力值条件下，酒精传感器MQ-3的输出电压变化近似与酒精浓度呈线性关系，且为了达到一定的反应速率，应保证较高的温度。同时还应当配备压力传感器和温度传感器[1]。

1.3 身份核查

身份证核查是公安机关确定可疑人员真实身份的重要途径，是打击和预防犯罪、维护社会稳定的重要手段。

二代身份证是符合ISO14443 TYPE B标准的非接触式IC卡，交巡警勤务终端通过内嵌的专用身份证安全控制模块（SAM）以无线传输的方式与第二代居民身份证内专用芯片安全核验认证后将芯片内的个人信息资料解读和对应输出显示[2]，由执法人员目测核实，并可将身份信息发送到远端服务器进行比对。确认核查人员的真实身份和相关信息。

1.4 车辆查询

在交巡警勤务中经常需要进行车辆信息查询，如车辆违规信息、车主信息、套牌车辆、盗抢车辆信息等，使用交巡警勤务终端，将车辆特征如车牌号、车辆识别号等信息直接发送到远端服务器，通过远端服务器查询比对并反馈结果，以提高执法效率。

1.5 常用信息查询

常用信息查询包括了以TXT文件和BMP文件存储在SD卡上的各种法律法规、急救知识、交通事故责任快速认定、协查通缉等信息便于在执行勤务中快速查询。

2 系统硬件设计

交巡警移动勤务终端交巡警勤务终端的硬件分为核心部分和外围设备两部分。核心部分为系统提供基础平台，外围设备实现各种扩展功能，并可根据需要自由裁剪。系统原理图如图2所示（实线框中为核心部分，虚线框中为外围设备）。

图2 系统硬件原理图Fig.2 Hardware schematic of system

2.1 核心部分

终端的核心部分是采用ST公司基于ARM Cortex-M3内核推出的STM32F107VC微处理器芯片，该芯片具有丰富的外设，有价格低廉开发方便等优点[3]。

终端核心部分使用了SPI FLASH和SD卡作为存储器。SPI FLASH用于存储一些不需要经常修改的数据如字库等。SD卡作为主存储设备，用于海量存储系统文件和各种数据。使用FAT16文件系统管理后，可以以文件格式存储数据，方便系统与计算机间的数据通信和管理。

为了实现良好的人机界面，采用了320×240TFT彩色液晶显示器和触屏控制器，以实现移动勤务终端基本输入输出功能。

终端通过UART端口经过PL2303转换成USB协议与计算机通信，实现调试、程序烧录等功能[4]。

2.2 外围设备

酒精测试模块由酒精传感器、气压传感器、温度传感器和信号调理电路组成，信号调理电路将采集到的信号经限幅、滤波等处理后送往微处理器ADC进行转换。

GPRS DTU模块和GPS模块使用UART端口与微处理器通信。

终端使用了韩国Jcom公司的C-370GPS模块，该模块基于SiRFstarIII GPS结构，具有很高的灵敏度，模块使用5 V供电，功耗约为44 mA，内置了备用电池，支持“热机”寻星，即终端在断电后备用电池给GPS模块供电，使终端开机后能极短的时间内实现定位。

身份核查模块由身份证安全控制模块 （SAM）、读卡芯片、接收/发送电路和天线组成[5]。

3 系统软件设计

终端上电后成各种硬件初始化、文件系统加载、从GPS获取初始时间，等初始化工作后，从SD卡中系统文件夹内读取以BMP格式存储界面文件并显示在液晶屏幕上，通过触摸主界面图标以选择使用不同的功能。

酒精测试功能，通过对呼出气体的检测，判断被测者血液酒精含量，开机第一次使用时需要对传感器预热，以保证测试精度。如果确认为醉酒或饮酒驾驶，将通过GPRS通信将相关信息发送到远端服务器登记，并可通过打印机打印处罚通知单[6]。

身份核查的主要方式为读取二代身份证信息并将相关信息显示实现人工比对，如需进一步核查，将查询条件通过网络发送到远端服务器查询，并返回相关信息。

如果二代身份证内电路失效，导致信息无法读出也可通过手动方式输入查询条件进行查询。

交通信息查询分为机动车信息查询和驾驶人信息核查，通过网络将查询条件发送到远端服务器，并将返回相关信息。

图3 软件流程图Fig.3 Flow chart of software

4 结 论

针对交巡警勤务特点设计的交巡警移动勤务终端，使用了STM32F107VC嵌入式微处理器，将交巡警勤务相关功能通过GPRS-DTU通信模块接入网络，提升了勤务实时性，并具有便携、扩展能力强等优点，经理论分析和实验测试，可极大提高交巡警执法效率。

[1]顾伟军，史晓东，彭亦功.基于电化学原理的燃料电池型酒精传感器技术与设计 [C]//第八届工业仪表与自动化学术会议论文集，北京：中国仪器仪表学会，2007.

[2]黎妹红，杨东凯，张其善.基于第二代身份证的无线手持式设备的研究[J].电子技术应用，2004（10）：61-62.

LI mei-hong，YANG Dong-kai，ZHANG Qi-shan.The research of the mobile device based on second-generation ID cards[J].Application of Electronic Technique，2004（10）：61-62.

[3]STMicroelectronics.STM32F107XXdatasheet[EB/OL].[2009-09].http：//cn.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/303544/STMICROELECTRONICS/STM32F107xx.html.

[4]Alientec.STM32 Dev-board User Guide.[EB/OL][2011-01-14]-http：//www.openedv.com/posts/downloadAttach/257.htm

[5]中华人民共和国公安部.GA450-2003.台式居民身份证阅读器通用技术要求.[S].北京.中华人民共和国公安部治安管理局，2003.

[6]中华人民共和国公安部.GA307-2001.呼出气体酒精含量探测器[S].北京.中华人民共和国公安部交通管理局，2001.